高鹼度中間包覆蓋劑及其生產方法
2024-02-05 10:42:15
專利名稱：高鹼度中間包覆蓋劑及其生產方法
技術領域：
本發明涉及冶金類，具體地講是涉及一種高鹼度球狀中空型中間包覆蓋劑。
背景技術：
中間包覆蓋劑用於連鑄過程中覆蓋於中間包鋼液表面，其基本要求是不與鋼水發生不良反應，避免汙染鋼水；不侵蝕鹼性中間包包襯。其主要功能是鋼水保溫，避免中間包鋼水在澆注過程中溫降過大和鋼液表面結冷鋼；形成液渣層覆蓋於鋼水表面以隔絕空氣，防止鋼水二次氧化；吸附鋼水中上浮的夾雜物，清潔鋼水；防止鋼水回硫等。
隨著連鑄技術的不斷發展，中間包覆蓋劑的作用日益重要，使用也日趨普遍。經過冶金技術人員多年的研究，發現經過預熔的高鹼度中間包覆蓋劑具有有效防止鋼水的二次氧化；吸附鋼水中上浮的夾雜物，淨化鋼水，提高鋼水潔淨度；防止鋼液回硫；提高包襯壽命等良好的冶金功能。因此，近年來中間包覆蓋劑有向高鹼度發展的趨勢。
目前的球狀中空型覆蓋劑雖具有良好的鋪展性、保溫性和環保性，得到了各鋼廠冶金工作者的認可並大量使用，但是其鹼度通常只能在1-2.5之間(1＜CaO/SiO2＜2.5)，由於鹼度不高，其防止鋼水回硫及吸附鋼水中夾雜物的能力都較差，且易侵蝕鹼性中間包包襯。實踐證明，鹼度大於3(CaO/SiO2＞3)的中間包覆蓋劑才能對鑄坯質量特別是對優質清潔鋼的生產產生更好的作用，而且鹼度越大，其優越性越明顯。
但是目前高鹼度中間包覆蓋劑存在一些問題，由於高鹼度中間包覆蓋劑具有高的熔點和粘度且易燒結，因此，在中間包使用條件下，覆蓋劑熔渣層會在一定時間內結塊，產生結殼現象，影響到多爐連續澆鋼的進行和現場測溫、取樣操作，這是高鹼度中間包覆蓋劑目前需要解決的最主要的問題。除此之外，結殼產生的另一原因是由於熔渣中存在著一定的溫度梯度，當鋼液表面的渣層全部熔化後，破壞了原有的液渣層、燒結層、固渣層的三層結構。防止結殼的有效措施是保證初始渣有適宜的熔點(1350℃～1450℃)，為此，需要選擇有合適熔化溫度的原材料。
另外，也有人認為，覆蓋劑的熔化速度足夠慢，可以防止熔渣上層出現結殼，但熔渣吸收雜質的能力會下降；覆蓋劑熔化速度快，使三層結構很快消失，容易在熔渣上層形成厚的結殼。所以，中間包覆蓋劑應具備適當的熔化特性。
可見對於鹼性覆蓋劑原材料種類及其配比的選擇直接影響到高鹼度中間包覆蓋劑的使用效果。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有覆蓋劑的不足之處，提供一種高鹼度中間包覆蓋劑及其生產方法，通過選擇合適的原料，適合的原料配比，再通過噴霧工藝，生產出了具有良好保溫性、鋪展性、環保性等使用功能、同時具有優良冶金功能的高鹼度覆蓋劑。
本發明的技術方案如下一種高鹼度中間包覆蓋劑，該覆蓋劑包括原料和添加劑組分，其特徵在於覆蓋劑原料組分中包括氧化鈣、二氧化矽、三氧化二鋁，其中氧化鈣含量加二氧化矽含量佔該覆蓋劑總重量的百分比為30％-60％，其中氧化鈣與二氧化矽的重量之比為8～12，三氧化二鋁佔該覆蓋劑總重量的百分比為20％-50％，且所述覆蓋劑外觀形狀為中空球狀。
所述的原料組分中的其餘成分可以是氧化納、氧化鎂、氟化鈣、氧化硼及碳酸鹽組分中的一種、或者是其中至少兩種組分的組合。
所述的原料可以選用LF爐精煉渣、鋁鈣預熔渣、鋁酸鈣水泥中的一種，或者是其中至少兩種的組合。所述的原料的粒度為200目通過率不低於96％。
所述的添加劑的含量該覆蓋劑總重量的百分比為1.2％-5％，其成分可以是801膠水、黃糊精、羧甲基纖維素CMC中的一種，或者是至少兩種的組合。
所述覆蓋劑的堆比重可以為0.6-1.1g/cm3，其中較適宜的堆比重範圍為0.75-0.95g/cm3。
所述覆蓋劑粒度可以為￠0.1-1.2mm，其中較適宜的粒度範圍為￠0.2-0.8mm。
一種高鹼度中間包覆蓋劑的生產方法，其特徵在於該方法採用如下步驟首先各組分原料按比例稱量後進入混合器，攪拌均勻；之後加水，形成料漿，在漿料攪拌器內攪拌均勻；然後對料漿加壓，經噴槍噴至噴霧乾燥塔內進行噴霧造粒；最後將得到的顆粒冷卻即可。
所述的噴槍孔徑為1.8-2.2mm。
本發明的優點採用預熔、高鹼度、無碳的原料。具有快速均勻的成渣能力，使該覆蓋劑吸附鋼水中上浮夾雜物的能力有很大的提高，能夠防止鋼水回硫，不增碳不汙染鋼水。不僅適宜澆注絕大部分鋼種，尤其適於澆注高品質鋼種。採用了噴霧造粒工藝，使該覆蓋劑具有球狀中空的外觀形狀，使其具有良好的保溫性，能夠在中間包中保持三層結構，使中間包鋼水溫度波動較小；具有良好的鋪展性，使其在加入中間包後可迅速均勻地鋪展於鋼液面之上，防止開澆初期鋼水的氧化；具有明顯的環保效果，減少了粉塵，改善了澆注現場的工作環境。與傳統的鹼性中間包覆蓋劑相比，其保溫效果、防止鋼水二次氧化和吸附夾雜物的能力都有很大的提高，且不結殼，並有良好的環保效果。
附圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發明特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解
作為生產高鹼度中間包覆蓋劑的原材料，首先要滿足高鹼度的基本要求，同時為了防止現場操作時結殼的產生，需要改善其燒結性，這就要求所選的原材料必須具有適宜的熔點，實施例中通過加入Al2O3成分用於覆蓋劑熔點的調整，該成分的加入量與鹼度有關，通常鹼度越高，需要的加入量越多，其他填加成分中氧化鎂可以防止覆蓋劑對中間包包襯的侵蝕，氧化納和氧化硼對熔點的調整可以起到補充輔助的作用，氟化鈣可以提高鋼渣的流動性，碳酸鹽可以起到調整熔點、調整鹼度的輔助作用。此外，原材料的純淨度也是另一個需要考慮的重要依據。
純淨度不高的原材料一般都含有FeO等氧化物，研究表明，由於這些氧化物的存在，在中間包內鋼液與覆蓋劑之間渣鋼界面處，可能存在下述反應3(FeO)+2[Al]＝3[Fe]+(Al2O3)(a)上述反應的發生會使鋼水中的夾雜物增加，汙染鋼液，對純淨鋼的生產極為不利。
對於組成屬於CaO-SiO2-Al2O3體系的中間包覆蓋劑，隨著鹼度R的增加，FeO的活度係數隨之降低。因此，提高中間包覆蓋劑的鹼度可有效抑制式(a)反應的進行，對提高鋼水的純淨度極為有利。另外，當鋼中[C]＜0.03％時由於覆蓋劑中自由碳含量高極容易造成鋼水增碳。因此，控制中間包覆蓋劑原材料的純淨度才能從根本上滿足純淨鋼的生產要求。因此，要求覆蓋劑中Fe2O3、MnO以及自由碳儘可能低(Fe2O3＜3％，MnO＜1％，F·C＜1％)，以防止對鋼液產生氧化或增碳。
實施例中原料可以選用LF爐精煉渣、鋁鈣預熔渣、鋁酸鈣水泥中的一種，或者是其中至少兩種的組合，選擇過程中以滿足各組分配比為標準。所述的原料的粒度為200目通過率不低於96％，使覆蓋劑具有成渣快速、成分均勻的特點。
實施例中添加劑選擇的是801膠水、黃糊精、羧甲基纖維素CMC中的一種，或者是至少兩種的組合，能夠有效地改善噴霧造粒過程中漿料的流動性和懸浮性，提高覆蓋劑顆粒的強度。
上述實施例覆蓋劑較適宜的堆比重範圍為0.75-0.95g/cm3，使所述的覆蓋劑具有良好的保溫效果。覆蓋劑較適宜的粒度範圍為￠0.2-0.8mm，該範圍使覆蓋劑可以具有適宜的堆比重範圍(0.75-0.95g/cm3)，若粒度＜0.2mm則覆蓋劑的粉塵多，汙染環境；若粒度＞0.8mm，則會使覆蓋劑堆比重較大，降低其保溫性。
上述實施例在生產過程中涉及的主要生產設備有(1)雙螺旋物料混料器用於粉料的混合，容量為2m3，利用係數0.6；(2)八角形漿料攪拌器用於漿料的混合(3)泥漿柱塞泵對管道內的漿料進行加壓，使其噴入噴霧乾燥塔內。柱塞泵的壓力一般控制在1.8MPa～2.5Mpa；(4)噴霧乾燥塔噴霧乾燥塔是一個圓筒形的乾燥塔，塔內徑5m，塔高11m，料液在乾燥塔內霧化並與高溫煙氣的接觸，以逆流式乾燥的方式達到乾燥的目的。乾燥塔高溫燃氣進口溫度為530℃±30℃，出口溫度為180℃±30℃。經由噴霧乾燥塔噴出的顆粒都呈中空球狀。
如附圖1所示的生產工藝流程，各原料經稱量後進入雙螺旋物料混合器，通過混和器將粉料進行充分攪拌，而後加水使粉料形成料漿(保證固含量＞55％)，在八角形漿料攪拌器中進行攪拌，再通過泥漿柱塞泵對其加壓，將料漿經噴槍噴至噴霧乾燥塔內進行噴霧造粒，其中噴槍孔徑為1.8～2.2mm，噴出的顆粒其粒度大小為0.2～0.8mm，容重為0.85±0.10g/cm3。得到的顆粒再經由水冷床冷卻即可裝袋，裝袋規格為10kg紙袋包。
生產中的各環節具體工藝如下(1)配料工藝配料的準確性直接影響產品的最終物化性能，因此精確地取料稱重是至關重要的。稱量前必須校磅，先校零位，然後用標準砝碼進行校驗，校驗無誤後方可進行物料的稱量，稱量時應分類按鍋依次稱量。
(2)混料工藝原料的幹混合是在雙螺旋混料器中完成的，要確保足夠的混料時間使物料之間儘可能達到均一分布，減少成分偏差，以保證產品質量。混料時每鍋總投料量1200kg～1300kg，混料時間≥40min。
(3)製漿工藝在八角型漿料高速攪拌器中加入適量的冷水和粘接劑，用提升機將混料器中混好的乾料放入高速攪拌器中進行攪拌，時間不少於20min。
(4)泥漿柱塞泵生產前應檢查柱塞泵管道內過濾網是否破損，如有破損，應及時更換。開啟柱塞泵，將高速攪拌器或球磨機內的漿料泵入低速攪拌器內。開啟柱塞泵油箱冷卻水及柱塞泵冷卻水。關閉低速攪拌器出料閥，打開柱塞泵進水閥，啟動柱塞泵，調節柱塞泵調壓閥，將系統壓力調整到2.5Mpa。
(5)噴霧乾燥塔每次噴霧造粒前都應校槍，保證漿料霧化角在45°～55°，水柱在塔頂正上方六圓孔中心位置。檢查槍桿是否彎曲，槍頭是否歪斜，如有彎曲、歪斜，應進行校直，校正，槍眼孔經大小1.8-2.2MM。當乾燥塔進口溫度達到500℃±30℃，出口溫度達到180℃±30℃時，打開低速攪拌器出口閥，柱塞泵出料閥讓漿料進入系統開始噴料，並打開冷床冷卻水，啟動冷床。生產過程中要注意柱塞泵壓力，使壓力保持穩定。
在噴霧造粒的過程中，料漿首先由噴嘴噴出進行霧化，為了防止料漿沉澱，同時方便儲存漿料，可在霧化壓力泵前設置低速攪拌器。由壓力噴出的霧滴與熱介質以逆流方式接觸，得到粒度均勻、水分較低，且流動性、鋪展性好的顆粒。液滴與熱氣流初始接觸階段，液滴表面處於飽和狀態，液滴內部有充分的液體介質補充到表面，蒸發以恆速進行。當液體介質降低到不能繼續維持飽和狀態時，液滴表面便形成乾燥和光滑的外殼。隨著時間的延長，乾燥外殼不斷加厚，顆粒水分向外擴散的速度逐漸放緩，這時蒸發便進入減速階段。隨著顆粒溫度升高到接近於乾燥氣體溫度時，顆粒內部固體物已充分濃縮，從而使之形成空心狀。這兩個階段經歷的時間很短，顆粒在塔內僅停留十幾秒鐘。通過保持氣體入口溫度恆定和檢測氣體出口溫度來自動調節料漿的進給速度，以保證被乾燥的顆粒在出塔時含水率小於0.5％。
權利要求
1.一種高鹼度中間包覆蓋劑，該覆蓋劑包括原料和添加劑組分，其特徵在於覆蓋劑原料組分中包括氧化鈣、二氧化矽、三氧化二鋁，其中氧化鈣含量加二氧化矽含量佔該覆蓋劑總重量的百分比為30％-60％，其中氧化鈣與二氧化矽的重量之比為8～12，三氧化二鋁佔該覆蓋劑總重量的百分比為20％-50％，且所述覆蓋劑外觀形狀為中空球狀。
2.根據權利要求1所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑，其特徵在於所述的原料組分中的其餘成分可以是氧化納、氧化鎂、氟化鈣、氧化硼及碳酸鹽組分中的一種、或者是其中至少兩種組分的組合。
3.根據權利要求1所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑，其特徵在於所述的原料可以選用LF爐精煉渣、鋁鈣預熔渣、鋁酸鈣水泥中的一種，或者是其中至少兩種的組合。
4.根據權利要求1所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑的生產方法，其特徵在於所述原料的粒度為200目通過率不低於96％。
5.根掘權利要求1所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑，其特徵在於所述覆蓋劑的粒度範圍為￠0.1-1.2mm。
6.根掘權利要求5所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑的粒度範圍，其特徵在於所述覆蓋劑較適宜的粒度範圍為￠0.2-0.8mm，且滿足該粒度範圍要求的顆粒應佔95％以上。
7.根據權利要求1所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑，其特徵在於所述覆蓋劑的堆比重為0.65-1.1g/cm3。
8.根掘權利要求7所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑的堆比重範圍，其特徵在於所述覆蓋劑較適宜的堆比重為0.75-0.95g/cm3。
9.根據權利要求1所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑，其特徵在於所述的添加劑組分的含量該覆蓋劑總重量的百分比為1.2％-5％，其成分可以是801膠水、黃糊精、羧甲基纖維素CMC中的一種，或者是至少兩種的組合。
10.一種高鹼度中間包覆蓋劑的生產方法，其特徵在於該方法採用如下步驟首先各組分原料按比例稱量後進入混合器，攪拌均勻；之後加水，形成料漿，在漿料攪拌器內攪拌均勻；然後對料漿加壓，經噴槍噴至噴霧乾燥塔內進行噴霧造粒；最後將得到的顆粒冷卻即可。
11.根掘權利要求10所述的一種高鹼度中間包覆蓋劑，其特徵在於所述的噴槍孔徑為1.8-2.2mm。
全文摘要
本發明涉及冶金類，具體地講是涉及一種高鹼度球狀中空型中間包覆蓋劑，該覆蓋劑原料組分中包括氧化鈣、二氧化矽、三氧化二鋁，其中氧化鈣含量加二氧化矽含量佔該覆蓋劑總重量的百分比為30％－60％，其中氧化鈣與二氧化矽的重量之比為8～12，三氧化二鋁佔該覆蓋劑總重量的百分比為20％－50％，且所述覆蓋劑外觀形狀為中空球狀，本發明的特點是，採用預熔、高鹼度、無碳的原料，採用了噴霧造粒工藝，使該覆蓋劑具有球狀中空的外觀形狀，使其具有良好的保溫性，能夠在中間包中保持三層結構，使中間包鋼水溫度波動較小，與傳統的鹼性中間包覆蓋劑相比，其保溫效果、防止鋼水二次氧化和吸附夾雜物的能力都有很大的提高，且不結殼，並有良好的環保效果。
文檔編號B01J2/04GK1970196SQ20061011918
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月6日 優先權日2006年12月6日
發明者劉欣隆, 孫樹森, 劉成剛, 王金潮 申請人:上海盛寶鋼鐵冶金爐料有限公司